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摘要：海洋油气工业正在逐渐向深海水域发展，海工平台钢结构作为海洋油气钻采活动的支撑结构物，其工作环境日益复杂和恶劣，因此对钢结构焊接质量的要求必将更为严格。本文从海工平台用钢特点入手，分析其焊接过程中可能出现的问题，提出了一套海工平台钢结构焊接的质量控制流程及方案，为保障焊接质量提供有效的参考。
关键词：海工平台；钢结构；焊接质量
前言
由于世界各国对能源的依赖度越来越高，因此海底蕴藏的丰富油、气资源已成为各国主要的开采目标，并逐渐向深海水域发展。海工平台是各种海上移动式或固定式油气钻采平台的总称，是海洋石油和天然气开采领域的关键重型钢结构，承载着海洋油、气资源开发所需的总质量达数百万吨的各种设备。随着开采水域的加深，海工平台承受的海洋环境更为恶劣，其钢结构日趋大型化和专业化，更加严格的焊接质量要求成为保证平台安全生产的关键因素。因此，对海工平台钢结构的焊接质量控制流程及方案进行研究，具有重大的现实意义。
1.海工平台用钢特点及焊接常见问题
1.1用钢特点
目前对海工平台用钢的要求是：为了减轻海工平台重量、降低成本，要求海工钢的强度更高；海工平台的大型化，要求增加海工钢的厚度；深海环境温度偏低，要求增加海工钢的低温冲击韧性；深海作业面临的更多物理、化学腐蚀，要求海工钢的耐海水腐蚀性更强。另外，深海海工平台钢结构的尺寸大、焊接部位多、用钢厚等特点，也导致焊接接头更易发生焊接缺陷，进而降低韧性，这就要求海工钢具有良好的可焊性，对焊接裂纹有较低的敏感性。
1.2焊接常见问题
焊接海工平台钢结构时常见的问题有：
1.2.1海工平台使用的大厚度高强钢在焊接时拘束应力比较大，而且焊接接头冷却速度快，易形成淬硬组织。另外，海工钢都经过TMCP处理，焊接后的接头处氢极易聚集，因此易产生焊接冷裂纹。
1.2.2海工平台钢结构的重要节点都是大厚度管件相交，角接头厚度方向拘束度大。因此，在节点焊接后，当厚度方向受力时，母材在近焊缝区域可能会产生层状撕裂，母材规格越厚，层状撕裂问题就越严重。
1.2.3海工平台钢结构焊接接头的工作环境恶劣，尤其是深海中的温度极低，焊接接头非常容易产生裂纹。因此，海工平台钢结构焊接接头的低温韧性问题非常重要，但焊接接头的焊缝无法通过轧制工艺提高其强度及低温韧性，而是通过合金元素的固溶强化来实现[2]，这就可能导致焊接接头的成分不均匀，尤其是熔合线附近。
1.2.4海工平台钢结构的焊接还可能存在咬边、气孔、夹杂、未填满弧坑以及未焊透等问题。
2.焊接质量控制流程及方案
2.1焊接设备检测及钢结构检验
2.1.1焊接设备检测
在开始焊接前，设备管理人员应对焊接所需焊接设备和器材进行检测，例如电焊机、焊条（剂）烘干保温设备、热处理设备、无损理化检测设备以及外观质量检验器材等运行是否正常，设备的计量仪器仪表是否已经校验合格。
2.1.2钢结构检验
在焊接之前，质量控制人员需要依据相关的API标准和AWS标准，仔细检验钢结构自身尺寸和定位尺寸是否符合施工图纸规定。例如卷管自身的厚度、长度、直径；吊点自身的厚度、长度、宽度；支管在主管上的分布位置；平台组合梁之间的距离等。
2.2焊接过程监控
2.2.1焊工资质与环境监控
在焊接的过程中，质量控制人员必须经常对施工现场进行巡查，检查焊工资质，没有通过本项目焊工考试的焊工，不能进行其钢结构的焊接工作；如果发现焊工有任何违规焊接操作，应立即制止。另外要严格监控施工环境，对空气温度、湿度以及风力进行严格控制，督促焊工保护好待使用的焊条和焊丝等焊材，做好保温、挡风、防潮和防污损等工作。
2.2.2焊前预热
为了预防海工钢结构产生冷裂纹和层状撕裂，必须在焊接开始前对被焊工件进行全部或局部预热，以减缓接头焊后冷却速度，避免焊缝中淬硬组织的产生，降低焊缝中的扩散氢含量[3]。因此，质量控制人员在焊前需依据WPS测量坡口预热温度，测温时应注意红外线测温枪的红点位置，要避免直接打在坡口上，应打在坡口附件75mm的范围内，从而保证焊接接头能够均匀加热至WPS规定温度。
2.2.3焊后保温处理
在焊接工作完成后，如果直接让焊接接头在空气中冷却，会因冷速过快产生冷裂纹和层状撕裂现象，同时也会造成焊接接头熔合区组织与性能的不均匀性。因此，焊接后必须及时对焊接接头进行后热保温处理，使其缓慢冷却，逸出扩散氢气[4]。质量控制人员应注意监督后热保温处理在焊接完成后立即进行，还要依据WPS规定监控保温的温度和时间。
2.3焊接质量检验
焊接完成以后，质量控制人员首先要进行外观的目视检测，对产品是否符合焊接规范、技术标准和工艺进行判断，要对焊缝表面成型、变形、焊接缝隙大小等方面进行重点检查。其次要对焊接处的焊瘤、焊接渣等清理情况进行检查，确保表面光滑。
3.结束语
综上所述，在海工平台钢结构焊接过程中，质量控制人员需要充分掌握海钢焊接中缺陷产生的主要原因，严格遵守相关标准以及业主规格书中的控制方法，在实际工作中密切监控预热温度、层间温度、电流与电压、热输入量以及后热保温处理等重点参数，采用从全局着眼的前期预控、中期监控、收工检验的质量控制流程和方案，对焊接全过程严格把关，就可防患于未然，从而保障海工平台钢结构的焊接质量。
参考文献：
[1]狄国标等.海洋平台用钢的生产现状及发展趋势[J].机械工程材料，2008.8，32（8）：1-3.
[2]邹家仁.海洋工程用钢的焊接技术现状及发展[J].江苏船舶，2011.6，28 （3）：35-44.
[3]粟京，刘华祥等.海洋平台用钢及其焊接接头的韧性研究[J].船海工程，2010，39（5）.
[4]娄宇航.690MPa级低合金高强钢焊接接头组织性能[J].材料科学与工艺，2012.4，20（2）：101-107.
关键词：海工平台；钢结构；焊接质量
前言
由于世界各国对能源的依赖度越来越高，因此海底蕴藏的丰富油、气资源已成为各国主要的开采目标，并逐渐向深海水域发展。海工平台是各种海上移动式或固定式油气钻采平台的总称，是海洋石油和天然气开采领域的关键重型钢结构，承载着海洋油、气资源开发所需的总质量达数百万吨的各种设备。随着开采水域的加深，海工平台承受的海洋环境更为恶劣，其钢结构日趋大型化和专业化，更加严格的焊接质量要求成为保证平台安全生产的关键因素。因此，对海工平台钢结构的焊接质量控制流程及方案进行研究，具有重大的现实意义。
1.海工平台用钢特点及焊接常见问题
1.1用钢特点
目前对海工平台用钢的要求是：为了减轻海工平台重量、降低成本，要求海工钢的强度更高；海工平台的大型化，要求增加海工钢的厚度；深海环境温度偏低，要求增加海工钢的低温冲击韧性；深海作业面临的更多物理、化学腐蚀，要求海工钢的耐海水腐蚀性更强。另外，深海海工平台钢结构的尺寸大、焊接部位多、用钢厚等特点，也导致焊接接头更易发生焊接缺陷，进而降低韧性，这就要求海工钢具有良好的可焊性，对焊接裂纹有较低的敏感性。
1.2焊接常见问题
焊接海工平台钢结构时常见的问题有：
1.2.1海工平台使用的大厚度高强钢在焊接时拘束应力比较大，而且焊接接头冷却速度快，易形成淬硬组织。另外，海工钢都经过TMCP处理，焊接后的接头处氢极易聚集，因此易产生焊接冷裂纹。
1.2.2海工平台钢结构的重要节点都是大厚度管件相交，角接头厚度方向拘束度大。因此，在节点焊接后，当厚度方向受力时，母材在近焊缝区域可能会产生层状撕裂，母材规格越厚，层状撕裂问题就越严重。
1.2.3海工平台钢结构焊接接头的工作环境恶劣，尤其是深海中的温度极低，焊接接头非常容易产生裂纹。因此，海工平台钢结构焊接接头的低温韧性问题非常重要，但焊接接头的焊缝无法通过轧制工艺提高其强度及低温韧性，而是通过合金元素的固溶强化来实现[2]，这就可能导致焊接接头的成分不均匀，尤其是熔合线附近。
1.2.4海工平台钢结构的焊接还可能存在咬边、气孔、夹杂、未填满弧坑以及未焊透等问题。
2.焊接质量控制流程及方案
2.1焊接设备检测及钢结构检验
2.1.1焊接设备检测
在开始焊接前，设备管理人员应对焊接所需焊接设备和器材进行检测，例如电焊机、焊条（剂）烘干保温设备、热处理设备、无损理化检测设备以及外观质量检验器材等运行是否正常，设备的计量仪器仪表是否已经校验合格。
2.1.2钢结构检验
在焊接之前，质量控制人员需要依据相关的API标准和AWS标准，仔细检验钢结构自身尺寸和定位尺寸是否符合施工图纸规定。例如卷管自身的厚度、长度、直径；吊点自身的厚度、长度、宽度；支管在主管上的分布位置；平台组合梁之间的距离等。
2.2焊接过程监控
2.2.1焊工资质与环境监控
在焊接的过程中，质量控制人员必须经常对施工现场进行巡查，检查焊工资质，没有通过本项目焊工考试的焊工，不能进行其钢结构的焊接工作；如果发现焊工有任何违规焊接操作，应立即制止。另外要严格监控施工环境，对空气温度、湿度以及风力进行严格控制，督促焊工保护好待使用的焊条和焊丝等焊材，做好保温、挡风、防潮和防污损等工作。
2.2.2焊前预热
为了预防海工钢结构产生冷裂纹和层状撕裂，必须在焊接开始前对被焊工件进行全部或局部预热，以减缓接头焊后冷却速度，避免焊缝中淬硬组织的产生，降低焊缝中的扩散氢含量[3]。因此，质量控制人员在焊前需依据WPS测量坡口预热温度，测温时应注意红外线测温枪的红点位置，要避免直接打在坡口上，应打在坡口附件75mm的范围内，从而保证焊接接头能够均匀加热至WPS规定温度。
2.2.3焊后保温处理
在焊接工作完成后，如果直接让焊接接头在空气中冷却，会因冷速过快产生冷裂纹和层状撕裂现象，同时也会造成焊接接头熔合区组织与性能的不均匀性。因此，焊接后必须及时对焊接接头进行后热保温处理，使其缓慢冷却，逸出扩散氢气[4]。质量控制人员应注意监督后热保温处理在焊接完成后立即进行，还要依据WPS规定监控保温的温度和时间。
2.3焊接质量检验
焊接完成以后，质量控制人员首先要进行外观的目视检测，对产品是否符合焊接规范、技术标准和工艺进行判断，要对焊缝表面成型、变形、焊接缝隙大小等方面进行重点检查。其次要对焊接处的焊瘤、焊接渣等清理情况进行检查，确保表面光滑。
3.结束语
综上所述，在海工平台钢结构焊接过程中，质量控制人员需要充分掌握海钢焊接中缺陷产生的主要原因，严格遵守相关标准以及业主规格书中的控制方法，在实际工作中密切监控预热温度、层间温度、电流与电压、热输入量以及后热保温处理等重点参数，采用从全局着眼的前期预控、中期监控、收工检验的质量控制流程和方案，对焊接全过程严格把关，就可防患于未然，从而保障海工平台钢结构的焊接质量。
参考文献：
[1]狄国标等.海洋平台用钢的生产现状及发展趋势[J].机械工程材料，2008.8，32（8）：1-3.
[2]邹家仁.海洋工程用钢的焊接技术现状及发展[J].江苏船舶，2011.6，28 （3）：35-44.
[3]粟京，刘华祥等.海洋平台用钢及其焊接接头的韧性研究[J].船海工程，2010，39（5）.
[4]娄宇航.690MPa级低合金高强钢焊接接头组织性能[J].材料科学与工艺，2012.4，20（2）：101-107.